IZOMORFIZM – GEMENGDE KRISTALLEN

IZOMORFIZM – GEMENGDE KRISTALLEN

De chemische samenstelling van individuele mineralen kan worden bepaald door een chemische formule. Er zijn echter ook dergelijke mineralen, waarvan de chemische samenstelling binnen bepaalde grenzen varieert. Een voorbeeld hiervan is het mineraal olivijn, waarvan de chemische samenstelling kan worden weergegeven als een mengsel van twee componenten: magnesiumsilicaat, Mg2SiO4 (forsterytu) en ijzersilicaat Fe2SiO4 (fajalitu). Beide chemicaliën hebben dezelfde structuur, en de eenheidscellen van hun roosters hebben zeer vergelijkbare afmetingen. Het veroorzaakt, dat de kristalvorm van deze stoffen identiek is. Het fenomeen is er, dat verschillende chemicaliën (elementen of chemische verbindingen) ze hebben dezelfde kristalstructuren (met dezelfde of vergelijkbare afmetingen van een eenheidscel) en de identieke of zeer vergelijkbare vorm van kristallen wordt isomorfisme genoemd (eenvorm). Het resultaat van isomorfisme is dat er zich gemengde kristallen kunnen vormen, ook wel solide oplossingen genoemd. Ze ontstaan ​​dan, wanneer twee elementen of chemische verbindingen in een gemeenschappelijke omgeving kristalliseren en geen afzonderlijke mineralen vormen, maar ze komen vrij in homogene vorm met een tussenliggende chemische samenstelling. In het geval van olivijnen, magnesium ionische straling (Mg2 + - 0,066 nm) en ijzer (Fe2 + - 0,074 nm) niet veel anders, die de vorming van hun Mg2SiO4 en Fe2SiO4 gemengde kristallen met formule mogelijk maakt (Mg,Fe)2SiO4. In de formules van gemengde kristallen staan ​​de diadoch-achtige componenten tussen haakjes, scheid ze met komma's, in volgorde van hun afnemende kwantitatieve rol.

Een aantal olivijnen is conventioneel verdeeld in afzonderlijke delen, die aparte mineralogische namen hebben gekregen:

naam % forsterytu % fajalitu
Mg2SiO4 Fe2SiO4
forsteryt 100-90 0-10
chrysoliet (peridoot) 90-70 10-30
hialosyderyt 70-50 30-50
hortonolit 50-30 50-70
ferro-hortonoliet 30-10 70-90
fajalit 10-0 90-100

Diadochemagnesiumionen Mg in kristalroosters van olivijn2+ i żelaza Fe2+ zastępują się w różnych stosunkach.

De ionen van verschillende elementen kunnen elkaar zelfs dan vervangen, wanneer ze verschillende valenties hebben, als hun ionstralen hetzelfde of lichtjes verschillend zijn. Een voorbeeld is een aantal plagioclases, waarbij de buitenste leden NaAlSi-natriumaluminosilicaat zijn3O8 (bleken) en calciumaluminosilicaat CaAl2En2O8 (anortyt). Natriumionen kunnen worden uitgewisseld in Diadochowo (Aan+ - 0,097 nm) en calcium (Dat2+ - 0,099 nm) en siliciumionen (En4+ - 0,040 nm) en klei (Al3+ - 0,049 nm). De individuele leden van de plagioklaasreeks kregen namen:

naam % albite % anortytu
NaAlSi3O8 CaAl2En2O8
bleken 100-90 0-10
oligoklaas 90-70 10-30
andezyn 70-50 30-50
labrador 50-30 50-70
bytownit 30-10 70-90
anortyt 10-0 90-100

Er zijn een aantal plagioclasen, net als een reeks olivijnen, przykład ononderbroken rij van gemengde kristallen.

Hierin komt een lagere mate van kristallochemische verwantschap tot uiting, dat de twee elementen, waarvan de afmetingen van ionische stralen niet erg dichtbij zijn, ze kunnen elkaar niet continu vervangen in kristalroosters, maar met enkele beperkingen. Dergelijke onderbroken rijen met gemengde kristallen omvatten de granaatrij, waarvan de chemische samenstelling wordt gegeven door de formule: EEN32+ B.23+[SiO4]3 of A32+ B.23+En3O12 gdzie A = Mg2+, Dat2+, Mn2+, Fe2+, B = Al3+, Fe3+, Cr3+. De belangrijkste granaten zijn:

pirop Mg3Al2[SiO4]3, d.w.z. Mg3Al2En3O12
Almandyn Fe3Al2[SiO4]3, dat is Fe3Al2En3O12
spessartyn Mn3Al2[SiO4]3, dat is Mn3Al2En3O12
grove Dat3Al2[SiO4]3, d.w.z. Ca3Al2En3O12
andradyt Dat3Fe2[SiO4]3, d.w.z. Ca3Fe2En3O12
uwarowit Dat3Cr2[SiO4]3, d.w.z. Ca3Fe2En3O12

Calciumgranaten, d.w.z.. grossular Ca3Al2En3O12, andradyt Ca3Fe2En3O12 i uwarowit Ca3Cr2En3O12, ze geven gemengde kristallen in alle verhoudingen. IJzergranaat - Almandine Fe3Al2En3O12 — daje ciągły szereg kryształów mieszanych zarówno z granatem magnezowym — piropem Mg3Al2En3O12, en de mangaangranaat - spessartine Mn3Al2En3O12. De pirop met spessartine geeft echter geen doorlopende reeks, maar alleen een serie met een groot gat, en alle calciumgranaten met ijzer-magnesium-mangaan granaten vormen ook slechts in beperkte mate mengkristallen. Dit komt door de vergelijkbare grootte van de ionstralen van tweewaardig ijzer (Fe2+ - 0,078 nm) en magnesium (Mg2+ - 0,060 nm). Aluminiumionen hebben vergelijkbare afmetingen (Al3+ - 0,049 nm), chroom (Cr3+ - 0,069 nm) en driewaardig ijzer (Fe3+ - 0,064 nm). Jon Manganawy (Mn2+ - 0,080 nm) het heeft een ionenstraal die vergelijkbaar is met die van het ferro-ion (Fe2+ - 0,074 nm), een te verschillend van de ionische straal van magnesium (Mg2+ - 0,066 nm), zodat ze elkaar vrijelijk kunnen vervangen. Calcium-ion (Dat2+ - 0,099 nm) heeft een ionenstraal die veel groter is dan andere tweewaardige ionen die in granaatappels worden aangetroffen en heeft daarom een ​​zeer beperkte kans op isomorfe vermenging ermee.

Er zijn zulke onder de mineralen, die met dezelfde chemische samenstelling verschillende structuren hebben, kristalvormen en eigenschappen. Voorbeelden kunnen zijn: element koolstof C afkomstig uit twee mineralen: diamant behorende tot een regulier systeem en grafiet dat kristalliseert in een hexagonaal systeem. IJzersulfide FeS komt voor als een pyrietmineraal (regelmatig) d markasyt (rombowy), calciumcarbonaat CaC03 jako kalcyt (trigonaal) ik aragonit (rombowy). Titaandioxide Ti02 het is in drie vormen, omdat het verschijnt als een tetragonaal rutiel, tetragonaal, maar van een andere vorm en structuur anataz i rombowy brookit (gebruikt). In de vorm van drie mineralen: sillimanitu, andaluzytu en dystenu, dat wil zeggen cyaniet, er is ook een chemische verbinding met een oxideformule Al2O3 • SiO2. Het fenomeen van het voorkomen van één chemische stof in twee of drie vormen wordt - in tegenstelling tot isomorfisme - polymorfisme genoemd. (veelvormigheid). De aanwezigheid van twee vormen staat bekend als dimorfisme.

Individuele polymorfen worden gevormd onder bepaalde fysisch-chemische omstandigheden. Calciet wordt gevormd uit waterige oplossingen onder 29 ° C, boven deze temperatuur wordt aragoniet gevormd. Calciet kan zich ook vormen bij hoge temperaturen met de juiste druk, bijv.. als het belangrijkste ingrediënt van metamorfe knikkers. Marcasiet is een minder stabiel type ijzersulfide in vergelijking met pyriet, dat bij 530 ° C in pyriet verandert. Evenzo veranderen andalusiet en disten onder hoge druk in silimaniet.

Uit de aanwezigheid van enkele polymorfen in het gesteente kunnen soms conclusies over de omstandigheden worden getrokken, waarin het is gemaakt. Dit geldt vooral voor temperaturen, wat resulteerde in het benoemen van deze polymorfen als geologische thermometers.